Како магнетните шеми ги евидентираат поместувањата на плочите
Замислете го океанското дно како џиновска „архива“ што ги зачувува трагите од времето. Не во писмена форма, туку во магнетни обрасци вградени во карпите. Овие обрасци - симетрични магнетни линии на морското дно - станаа едни од најсилните докази дека тектонските плочи всушност се движат. Преку овие магнетни записи, научниците можат да проследат кога се формирала океанската кора, колку брзо се случило ширењето на океанското дно и како се поместувале Земјините плочи во текот на милиони години.
Земјиниот магнетизам и природниот „компас“ во карпите
Земјата има глобално магнетно поле кое наликува на џиновски шипчест магнет. Магнетните линии на сила излегуваат од близина на магнетниот јужен пол и влегуваат во близина на магнетниот северен пол. Ова магнетно поле не е фиксно: неговата јачина може да се промени, позициите на магнетните полови можат да се поместат и, што е најважно за оваа дискусија, понекогаш ја менува насоката (геомагнетен пресврт). Кога се случува пресврт, насоката на магнетното поле на Земјата се менува за 180 степени: компасот што покажувал „север“ сега покажува „југ“ (во магнетна смисла).
Па, каква врска има ова со карпите? Многу карпи, особено оние добиени од магма, содржат магнетни минерали како што е магнетит (Fe₃O₄). Кога магмата се лади и се претвора во магматска карпа, магнетните минерали во неа го „заклучуваат“ правецот на магнетното поле на Земјата по зацврстувањето. Овој процес се нарекува преостаната магнетизација. Со други зборови, магматските карпи формирани во одредено време можат да дејствуваат како логери на податоци: зачувувајќи ја правецот на магнетното поле на Земјата во времето кога се појавиле.
Средоокеанскиот Гребен: Нова фабрика за кора
Клучот за магнетниот запис за движењето на плочите е средноокеанскиот гребен. Ова е низа подводни планини што се формираат на дивергентните граници на плочите, каде што две плочи се оддалечуваат. Како што плочите се оддалечуваат, магмата од мантија се крева за да ја пополни празнината, а потоа се стврднува во нова океанска кора. Овој тековен процес се нарекува ширење на морското дно.
Бидејќи нова кора постојано се формира на средноокеанските гребени, океанското дно е во суштина како транспортерска лента: најмладата е точно во средината (кај гребенот), а потоа старее додека се оддалечува лево и десно. Секој „слој“ од кора формиран во дадено време ја евидентира насоката на магнетното поле на Земјата во тој момент. Ако магнетното поле е нормално во тој период, карпите ќе бидат магнетизирани во нормална насока; ако е период на обратна насока, карпите ќе бидат магнетизирани во обратна насока.
Симетрични магнетни ленти: отпечатоци од прсти на ширење
Кога научниците мапирале магнетни аномалии на океанското дно користејќи влечени магнетометри, тие откриле изненадувачки модел: ленти од магнетни аномалии кои се протегаат паралелно со средноокеанските гребени и се распоредени симетрично од двете страни. Овие ленти се менувале помеѓу „нормална“ и „обратна“ ориентација.
Зошто се јавува шемата на ленти? Бидејќи океанската кора постојано се формира, додека магнетното поле на Земјата понекогаш е нормално, а понекогаш обратно. Замислете цртање линии на транспортерска лента: кога се нанесува црна боја, се формира една лента; кога се нанесува бела боја, се формира друга лента; и така натаму. На океанското дно, таа „боја“ е поларитетот на магнетното поле. Кога магмата се стврднува на средноокеанските гребени, таа го евидентира моменталниот поларитет, а потоа се носи додека плочите се движат. Бидејќи ширењето се случува во двата правци со релативна рамнотежа, истиот шема на ленти се појавува од двете страни на гребенот - создавајќи многу карактеристична симетрија.
Овој симетричен модел е силен доказ дека океанското дно се движи и постојано се обновува. Исто така, одговара на вековното прашање: каде оди старата океанска кора? Одговорот: таа на крајот се субдуктира под други плочи во зоните на субдукција, рециклирана назад во мантија.
Магнетен календар: Претворање на шемите во време
Магнетните обрасци не само што укажуваат дека плочите се движат, туку и овозможуваат датирање. Научниците конструирале временска скала на геомагнетен поларитет врз основа на податоци од копнена лава што може да се датира со употреба на радиометриски методи (на пр., калиум-аргон или аргон-аргон). Оваа скала ги наведува сите периоди на нормален и обратен поларитет во текот на изминатите милиони години.
Кога шемите на магнетни ленти на морското дно се споредуваат со временската скала на глобалната пресвртница, секоја лента може да се „спореди“ со одреден временски интервал. Тоа е како спојување на баркод: истата низа од ленти означува иста временска низа. Така, научниците можат да ја одредат староста на океанската кора на одредена локација едноставно од нејзината магнетна шема.
Мерење на брзината на поместување на плочата
Откако ќе се знае староста на кората, следниот чекор е да се измери брзината со која се движат плочите. Методот е едноставен по концепт:
1. Измерете го растојанието на магнетна лента од оската на средноокеанскиот гребен (каде што се формира кората).
2. Одредете ја староста на лентата од скалата за магнетно превртување.
3. Брзина на ширење = растојание / време.
На пример, ако лента формирана пред 5 милиони години е на 100 км од гребенот, тогаш стапката на ширење од едната страна е 100 км / 5 милиони години = 20 км на милион години, или 2 см годишно. Бидејќи ширењето се случува од двете страни, вкупната стапка на одвојување помеѓу двете плочи може да биде двојно поголема (во зависност од употребената дефиниција).
Користејќи го овој метод, истражувачите откриле дека брзината на движење на плочите варира: некои се само неколку милиметри годишно, други се неколку сантиметри годишно - споредливо со брзината со која растат ноктите на човечките раце.
Реконструкција на минатите движења на плочите
Магнетните обрасци, исто така, помагаат во реконструкцијата на историјата на отворањето на океаните и поместувањето на континентите. Како што Атлантикот почнал да се отвора, се создала нова океанска кора на Средноатлантскиот Гребен. Магнетните ленти зачувани на атлантското дно сега бележат како Африка и Америка постепено се одвојувале. Со поврзување на возраста на лентите, положбата на гребенот и геометријата на плочите, научниците можат да го вратат тектонскиот „филм“ наназад: проценувајќи ги позициите на континентите пред милиони години.
Дополнително, промените во насоката на гребенот или неправилностите во шемите на ленти можат да обезбедат индиции за промени во тектонските сили, поместувања во движењето на плочите или настани како што се скокови на гребенот. Така, магнетниот запис не е само за брзината, туку и за тоа како динамиката на тектонскиот систем се менува со текот на времето.
Зошто е овој доказ толку силен?
Пред откривањето на магнетните шеми на морското дно, идејата за континентално поместување (предложена од Алфред Вегенер) беше широко отфрлена бидејќи немаше механизам или силни докази за да се објасни како континентите би можеле да се движат. Симетричните мапи со магнетни ленти обезбедија квантитативни и глобални докази: истиот шем е пронајден во многу океани, што е во согласност со пресвртите на магнетното поле на Земјата, исто така забележани во копнените карпи, и е компатибилно со концептот на нова кора што се создава на средноокеанските гребени и се губи во зоните на субдукција.
Овој доказ е исто така мерлив. Не само што „гледате“ дека нешто се вклопува; можете да ја пресметате неговата возраст и брзина на движење. Ова е она што го направи палеомагнетизмот на морското дно клучна пресвртница во раѓањето на модерната теорија за тектониката на плочите во средината на 20 век.
Затворање
Магнетните шеми на океанското дно се запис за историјата на Земјата зачуван во карпите. Секоја лента од магнетни аномалии ја евидентира насоката на магнетното поле додека се формирала кората, а бидејќи океанската кора се оддалечува од средноокеанските гребени, шемите се уредно распоредени и симетрични. Со нивно споредување со скалата на магнетните пресврти, научниците можат да ја одредат староста на кората, да ја пресметаат брзината на ширење и да го реконструираат движењето на плочите во текот на милиони години. Од овие невидливи „ленти“, го читаме поместувањето на плочите - доказ дека површината на Земјата е жив, подвижен и постојано менувачки систем.
Доколку сакате, можам да додадам илустрација за концептот на магнетна лента (едноставен дијаграм) или да ја адаптам оваа статија за популарен (полесен) или научен (потехнички) стил по потреба.
